智能天線在TD-LTE中有什么樣的應(yīng)用分析

　　1、概述

　　智能天線（Smart Antenna）技術(shù)是在微波技術(shù)、自動(dòng)控制理論、自適應(yīng)天線技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理DSP（Digital Signal Processing）技術(shù)和軟件無線電技術(shù)等多學(xué)科基礎(chǔ)上綜合發(fā)展而成的一門新技術(shù)。智能天線是具有一定程度智能性的自適應(yīng)天線陣列。智能天線早期應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，自3G時(shí)代開始走向民用通信，在今天的TD-LTE試驗(yàn)網(wǎng)和商用網(wǎng)中，智能天線技術(shù)得到了飛速發(fā)展。智能天線技術(shù)利用信號(hào)傳輸?shù)目臻g相干性，通過調(diào)整天線陣列陣元發(fā)送信號(hào)的權(quán)值，產(chǎn)生空間預(yù)定波束，將無線信號(hào)導(dǎo)向具體方向，使主瓣波束自適應(yīng)地跟蹤用戶主信號(hào)到達(dá)的方向，旁瓣或零陷對(duì)準(zhǔn)干擾信號(hào)到達(dá)的方向，達(dá)到充分和高效利用移動(dòng)用戶信號(hào)，刪除或抑制干擾信號(hào)的雙重目的。智能天線可實(shí)現(xiàn)信號(hào)的空域?yàn)V波和定位，在多個(gè)指向不同用戶的并行天線波束控制下，可以顯著降低用戶信號(hào)彼此間的干擾。智能天線通常應(yīng)用在基站側(cè)，可在下行鏈路對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行預(yù)加權(quán)實(shí)現(xiàn)選擇性發(fā)送，也可在上行鏈路對(duì)接收的混疊信號(hào)進(jìn)行不同加權(quán)合并得到對(duì)應(yīng)的波形。智能天線因其具有增加系統(tǒng)容量、提高通信質(zhì)量和擴(kuò)大小區(qū)覆蓋等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于TDSCDMA和TD-LTE網(wǎng)絡(luò)。可以肯定的是，情景化、小型化、電調(diào)化、寬帶化和集成化相結(jié)合的智能天線，將在TD-LTE及后期演進(jìn)系統(tǒng)中發(fā)揮不可替代的作用。

　　2、智能天線簡介

　　由于無線移動(dòng)通信信道傳輸環(huán)境具有復(fù)雜性和不確定性，主要受多徑衰落、時(shí)延擴(kuò)展等不利因素影響，存在符號(hào)間串?dāng)_、同信道間干擾和多址干擾等惡化通信環(huán)境的情況，直接降低了鏈路性能和系統(tǒng)容量，而智能天線是解決這些問題的重要手段之一。

　　2.1、智能天線的信號(hào)模型

　　圖1為智能天線接收部分簡圖，由陣元、加權(quán)和合并三部分組成。用戶發(fā)射信號(hào)經(jīng)過多徑信道衰減和延遲后，到達(dá)天線陣列各陣元的是所有發(fā)射信號(hào)及各自延遲副本的疊加。假設(shè)系統(tǒng)中有K個(gè)用戶，陣列有M個(gè)陣元，為了簡單，采用均勻線陣模型，則在某時(shí)刻第k個(gè)用戶的信號(hào)到達(dá)陣列的接收信號(hào)矢量可表示為：

　　（1）其中，βk，l為第l條徑的衰落幅值，τk，l為第l條徑的延遲時(shí)間，sk（t）為第k個(gè)用戶的發(fā)射信號(hào)。α（θk，l）是陣列響應(yīng)矢量，而對(duì)應(yīng)第k個(gè)用戶在經(jīng)過信道第l條徑時(shí)到達(dá)的角為θk，l，并可表示為：

　　（2）其中，f為信號(hào)頻率，且滿足fc-B/2≤f ≤fc+B/2，fc為載波頻率，B為信號(hào)帶寬；τ是由于信號(hào)有限傳播速度造成的在相鄰天線陣元上的時(shí)延，它與信號(hào)的到達(dá)角、陣元間隔和信號(hào)傳播速度有關(guān)，可以表示為τ=（dsinθk，l）/c，d為陣元間隔，通常取λc/2，λc為載波波長，c為信號(hào)的傳播速度。由于接收天線接收的是所有用戶信號(hào)的疊加，所以（1）式可表達(dá)為：

　?。?）其中，η（t）為接收端的加性白噪聲矢量。因陣列具有方向性，據(jù)圖1所示，通過對(duì)每個(gè)陣元加權(quán)wk，根據(jù)一定準(zhǔn)則和信號(hào)檢測要求，由陣列信號(hào)處理模塊計(jì)算后，可得陣列加權(quán)合并矢量的波束賦形輸出為：

　?。?）式（4）是智能天線形成波束信號(hào)的基本模型，也是智能天線的技術(shù)基礎(chǔ)。

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